近日，我校资源学院邹双梅副教授课题组在地学顶级期刊《Water Resources Research》发表了题为“An Experimental Investigation on the Energy Signature Associated With Multiphase Flow in Porous Media Displacement Regimes ”的研究论文，该工作与中国石油大学（北京）、澳大利亚新南威尔士大学等单位合作，提出了多相流体驱替过程中外部作用功与表面能的转化效率可作为指示不同流动状态转变的新见解。论文第一作者为资源学院邹双梅副教授，通讯作者为邹双梅副教授和中国石油大学（北京）蔡建超教授。

该研究针对多相流在孔隙介质驱替过程中流态问题，采用高分辨率成像微流控实验技术，可视化孔隙尺度的流体流动实时全过程，研究了润湿性和流速对不可混溶两相流体驱替的协同影响。通过追踪驱替过程中流体界面区域的演变，研究了流体驱替前缘的形态演变，并基于多孔介质多相流的热力学描述方法，重点刻画了不同驱替模式下外部作用功与表面能的转化效率。结果显示，流体驱替前缘的形态取决于孔隙介质的润湿程度和流体性质。在某些情况下，侵入的流体形成了长而窄的指状结构，而在另一些情况下，它则较为均匀地扩散。将外部作用功转化为表面能的效率也取决于润湿程度和流速。一般来说，更高的润湿程度和较低的流速会导致更高的转换效率。研究发现，外部作用功和表面能的转化效率可作为不同流动状态之间转换的指标。

图1 不同润湿及流速下流体驱替模式图版及驱替效率

图2流体不同驱替模式下外部作用功、表面能及转化效率变化趋势图

该研究为多孔介质多相流流态转变提供了全新思路，理解与多相流相关的能量特征对石油/天然气开采、地下水修复和地下能源储存等地球科学应用产生重要影响。

Water Resources Research是国际知名的水资源研究期刊，由美国地球物理学会（American Geophysical Union）出版。中科院分区中为SCI地学大类一区TOP期刊，在地球物理领域具有重要影响力。

该研究得到国家自然科学基金项目资助（项目编号42102182、42172159）。

论文信息：

Title: An Experimental Investigation on the Energy Signature Associated With Multiphase Flow in Porous Media Displacement Regimes

Authors: Shuangmei Zou* , Dong Chen, Nong Kang, Congjiao Xie, Ryan T. Armstrong , and
Jianchao Cai*

Source: Water Resources Research

DOI: https://doi.org/10.1029/2023WR036241

论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023WR036241